Was ist Informatik-Didaktik in der Informationsgesellschaft?
Tagungsunterlage zur Seminarveranstaltung in der Osterreichischen Computer Gesellschaft am 3. Mai 1999
bm:bwk
DAS ZUKUNFFSMINISTERIUM
Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur (BMBWK), Abt. V/D/15 Redaktion: Mag. Dr. Anton Reiter, [email protected]
Herstellung: BMBWK-Kopierstelle Wien, im Oktober 2000
ISBN: 3-85031-076-0
Das Skriptum kann von Lehrerinnen und Lehrern bei der Amedia (Sturzgasse 1 a, 1141 Wien; Tel.: 01 -982 1322, E-mail: [email protected]) angefordert werden (zu entrichten sind die Versandspesen in Form einer Manipulationsgebühr von öS 30,-- sowie die Portokosten).
Geleitwort 1 Anton Reiter
Informatik in der Schule— ein Fach im Wandel 3
Rüdeger Baumann
Computernetze und Telekommunikation —
Herausforderung für die Informatik-Didaktik 19
Helmut Schauer
Die Zukunft der Schule 33
Viera K. Proulx
What are the didactical principles for teaching
Computer science 43
Bernard Cornu
Information and Communication Technologies:
The Teacher of tomorrow 61
Margarete Grimus
Modelle für die Unterrichtspraxis in der
Lehrerausbildung 77
Heinz Strohmer
Vorstellung zu einer Erarbeitung einer
der Schulinformatik 99
Michael Dobes
Informatik-Integration versus Abgrenzung 107
Anhang:
Wolfgang Hawlik
Das Lehramt Informatik — seit 25 Jahren
ein Anliegen der QCG 111
Wolfgang Hawlik
Zusätzliche Informatikfachkräfte durch dreijähriges
Bakkalaureatsstudium 115
Neu an der Universität Salzburg: Ausbildung zum
Informatiklehrer 117
Zu den Autoren und Autorinnen 119
Die Veranstaltung „Was ist Informatik-Didaktik in der lnformationsgesellschaft“ am 3.
Mai 1999 in den Räumlichkeiten der Österreichischen Computer Gesellschaft (OCG) verzeichnete mehr als 150 Teilnehmer/innen. Nochmals so viele Anmeldungen konnten aus Platzgründen nicht berücksichtigt werden. Den Wunsch der Teilnehmer/innen, einen Tagungsunterlage im Nachhinein zu erstellen und im Wege der OCG zu verschicken bzw. auch Möglichkeiten für eine Bestellung für andere interessierte Personen zu schaffen, wie dies im Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur in bewährter Weise seit Jahren über die Amedia geboten wird, wird nun Rechnung getragen, selbst wenn schon mehr als ein Jahr seit dieser zukunftsweisenden Veranstaltung vergangen ist.
Erfreulich ist, dass es - wenn auch für viele um 10 Jahre zu spät - mit Beginn des Studienjahres 2000/2001 auch in Österreich erstmals möglich sein wird, das neu geschaffene Lehramtsstudium „Informatik und lnformatikmanagement“ zunächst an den Universitäten Klagenfurt, Salzburg und Wien zu absolvieren. Informatik war bisher das einzige Maturafach, für dessen Unterricht kein Universitätsstudium vorgesehen war. Auf dem Wege in die lnformationsgesellschaft des 21. Jahrhundert kommt einer bestmöglichen Qualifikation der Intormatiklehrer/innen eine Schlüssel rolle zu.
Der Verfasser selbst hat die Verankerung der (Schul-) Informatik in der 5. Klasse der allgemeinbildenden höheren Schule (AHS) im Jahre 1985 mitgestaltet, inzwischen hat sich Informatik als Schulfach etabliert und wird von der 6. bis zu 8. Klasse AHS als Wahlpflichtfach weitergeführt. In der 7. und 8. Schulstufe wird der Computer fachüberg reifend und projektbezogen eingesetzt.
Das neue Lehramtsstudium bewertet Informatik zum einen als Spezialfach und soll zum anderen auf die zukünftigen Aufgaben des lnformatiklehrers oder wohl besser IT-Managers an den Schulen vorbereiten. Angesichts des besorgniserregenden IT Mangels nicht nur in Österreich, sondern in allen EU-Ländern erhofft man sich mit diesem neuen Studium auch Betätigungsfelder in der Wirtschaft und besonders auch
auch Management-Fähigkeiten, damit sie interdisziplinäre Projekte an den Schulen organisieren und durchführen sowie das Management der Computer an den Schulen übernehmen können. Die im Studienplan angebotenen Fächer werden Kenntnisse in theoretischer und praktischer Informatik und auch Grundlagen zu Anwendungsbereichen der Informatik vermitteln. Auch die gesellschaftsrelevanten Themen werden im Studienpian behandelt, ebenso wie sozio-ökonomische und schulrechtliche Fragen und technische Abläufe, die mit der Betreuung von Hard- und Softwaresystemen zusammenhängen. Am Standort Wien wird das Studium Lehramt
„Informatik und lnformatikmanagement“ gemeinsam von der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Wien, der Sozial- und Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Wien und der Technisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Technischen Universität Wien unter Nutzung gemeinsamer Ressourcen betreut werden.
Die im Rahmen der Veranstaltung „Was ist Informatik-Didaktik in der 1 nformationsgesel Ischaft“ behandelten Themen haben ihre Aktualität auch nach Einführung des Lehramtsstudiums behalten, denn unter den Fachleuten wird vielfach eine stärkere Berücksichtigung einer geselischaftsorientierten Informatik im Informationszeitalter gefordert; eine Informatik per se, die nur algorithmisch orientiert ist, wird von vielen als nicht mehr zeitgemäß betrachtet. Dies wurde in den Diskussionen bei der vorjährigen Veranstaltung zum Ausdruck gebracht und eingefordert.
Bedauerlicherweise war es nicht möglich, alle gehaltenen Vorträge für diese Handreichung verfügbar zu machen. Seitens der Redaktion wurde Wert auf größtmögliche Authentizität gelegt, wodurch in allen Beiträgen die Position des Vortragenden unverändert dokumentiert wird. Dem Anhang angeschlossen wurden zwei Presseaussendungen der Österreichischen Computer Gesellschaft zum neuen Lehramtsstudium „Informatik und lnformatikmanagement“ sowie eine Stellungnahme der NW-Fakultät der Universität Salzburg.
Wien, im Oktober 2000 Dr. Anton Reiter
3
Anton Reiter
Informatik in der Schule
—ein Fach im Wandel
Zum Begriff Informatik
Nach der Definition im Duden ist Informatik „die Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen, besonders der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von Digitalrechnern.“Dies entspricht ungefähr dem inhaltlichen Anspruch der in den USA gelehrten „Computer Science, der Terminus „Informatik“
ist dort allerdings weniger geläufig. Eine weitere allgemein anerkannte Definition der Gesellschaft für Informatik lautet: „Informatik ist eine Ingenleurwissenschaft, die sich mit der systematischen und automatischen Verarbeitung, Darstellung, Speicherung und Übertragung von Informationen aus der Sicht der Hardware, der Software, der Grundlagen, der Anwendungen und der Auswirkungen befasst‘ (siehe dazu auch www.uni-trier.de bzw. Rechenberg/Pomberger 1997). Die Hauptgebiete der Informatik unterteilen sich in Theoretische Informatik, Praktische Informatik, Technische Informatik und Angewandte Informatik (siehe nachstehende Abb. 1).
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I[ICGEB1 IORMATIK
Technische Informatik
-Programmierung -Konstruktion von
-Programmiersprachen Rechenasilagen
-Struktur von Rechen- -Ein- und Ausgabe
anlagen geräte
-Iäetriebssysemc -Speichertypen
-u.a. -Daten(firn)über
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-Algorithmentheorie
-Auic,matcnthcorie
-Codierungslheorie
-Formale Sprachen
-Programmiersprachen u.a.
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Abb. 1 (© A. Reiter)
Die Hauptaufgabe der Informatik besteht in der Entwicklung formaler, maschinell durchführbarer Veriahren zur Lösung von lnformationsverarbeitungsproblemen, die häufig als Teilprobleme komplexer Kommunikations- oder auch Organisations probleme auftreten. Oberstes Ziel des Einsatzes informations-technischer Systeme und aller Anwendungen der Informatik überhaupt ist es, die Komplexität zu bewältigen und damit verknüpfte Probleme systematisch zu lösen. Immer wird ein Modell der Wirklichkeit in einer vereinfachten Darstellung von Strukturen und Funktionsweisen als Verlaufsform realer Vorgänge definiert.
Die Einführung der Schulinformatik
Der Unterrichtsgegenstand „Informatik“ wurde in der allgemeinbildenden höheren Schule (AHS) im Jahre 1985 zunächst als verbindliche Übung eingeführt und später als Pflichtfach verankert (siehe den vom Verfasser mitgestalteten Folder aus dem Jahre 1985 in Abb. 2). Im Schuljahr 1989/90 wurde in der 7. und 8. Schulstufe die sogenannte informations- und kommunikationstechnische Grundbildung (ITG) mit dem Ziel etabliert, Bildungselemente der Informatik in die Unterrichtsfächer zu integrieren. Es stellt sich nun die Frage, wie sich die Informatik und lTG im letzten Jahrzehnt entwickelt oder wohl besser weiterentwickelt haben. Manche sprachen Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre von einer Krise der Informatik (siehe Peschke 1 989) und meinten eigentlich, dass die informationstechnische
Ahb.2
Grundbildung zusehends Aufgaben der Informatik übernommen habe.
So wurde von der Gesellschaft für Informatik im Jahre 1993 ein Manifest unter dem Titel Veränderte Sichtweisen im Informatikunterricht‘ publiziert, dass zwar die tragende Rolle der Informatik für die Vermittlung einer Allgemeinbildung bestätigte, allerdings auch gleichzeitig einen Paradigmenwechsel in der Informatik in mehrfacher Hinsicht zu erkennen glaubte und die Forderung erhob,
dass deren rein mathematisch-formal geprägte Methodik und Algorithmik allmählich durch heuristische, gesellschaftsbezogene Sichtweisen, durch vernetzte Systeme, ergänzt, wenn nicht sogar abgelöst werden müsste.
Die heutige Situation
Wie stellt sich die Informatik — etwa in der AHS heute dar? Informatik wird in der 5.
Klasse als Pflichtfach, ab der 6.Klasse aufsteigend als Wahlpflichtfach unterrichtet.
Im Bereich des berufsbildenden Schulwesens finden sich vertiefende Formen einer mehr berufsbezogenen Informatik. Für die gesamte 7. und 8. Schulstufe relevant ist
- wie schon erwähnt - die intormations- und kommunikationstechnische Grundbildung (ITG) mit fächerüberg reifendem Charakter (siehe dazu Abb. 3).
Im Mittelpunkt der informationstechnischen Bildung steht der Anwendungsaspekt, der auch eine kritische Analyse der Computernutzung im Zusammenhang mit bestehenden Problemstellungen ermöglichen soll. In der neueren Literatur (vgl.
Koerber/Peters 1998) wird von einer der lTG übergeordneten informatischen
Struktur der informationstechnischen Bildung
Jahrgang
— 13 12 11
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Abb 3. (© A. Reiter)
Bildung gesprochen, die das Unterrichtsfach Informatik, die informationstechnische Grundbildung und auch den kritischen medialen Aspekt der Computernutzung beinhaltet und in der die Technik nicht mehr im Vordergrund steht (Abb. 4).
Die Informatik hat somit längst die Grundposition eines Schulfaches im Rahmen der Allgemeinbildung bzw. des Fächercurriculums eingenommen. Allerdings befinden sich die Inhalte des Faches seit der Einführung Mitte der 80er Jahre im Wandel.
Auch der schon in den 80er Jahren und zum Teil auch in den 90er Jahren ausgetragene Paradigmenstreit betreffend die richtige Programmiersprache (Basic, Logo, Pascal, C÷ etc.) könnte mit Java für viele Experten in eine neue Phase gekommen sein, denn Java ist projektorientiert, portierbar und vor allem plattformunabhängig.
Gemäß gültigem Lehrplan hat der Informatikunterricht insgesamt ein Grundverständnis für die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes der Computertechnik zu vermitteln, um die Anwendungen in ihrer ganzen Komplexität zu behandeln, während die lTG primär einen ersten Einblick in Anwendungen der Informationstechnik, somit die Grundfertigkeiten in der Handhabung von Hard und Software vermitteln soll. Die lTG ist daher kein eigenes Unterrichtsfach, sondern zielt auf eine Integration ihrer Inhalte in andere Unterrichtsfächer ab. Sie vertritt einen fächerübergreifenden Bildungs- und Erziehungsbegriff.
Abb. 4 (© A. Reiter)
Für den Anfangsunterricht in Informatik gibt es unterschiedliche Zugänge, z.B. den programmiersprachlichen oder den systemanalytischen Zugang, einen Zugang über Lern- und Programmierumgebungen oder einen projektorientierten, fächerübergreifenden Zugang. Lange Zeit stand die Implementierung von Algorithmen im Mittelpunkt des Informatikunterrichtes. Der schon angesprochene Paradigmenwechsel bezieht sich auf eine unterschiedliche Betrachtungsweise, welche die Bedeutung der Algorithmik verringert und auch gesellschaftliche Komponenten, den Aspekt der Sozialverträglichkeit auf Kosten einer Reduzierung der Algorithmik einbeziehen will (siehe weiter unten).
Sinnkrise der Informatik?
Seit rund 10 Jahren wird der Computer zusehends auch in anderen Unterrichtsfächern außer in Informatik bspw. projektorientiert eingesetzt. Am Beginn der Informatikeinführung Mitte der 80er Jahre war davon noch keine Rede, es bestand eine gewisse Exklusivität bezogen auf den Informatikunterricht. Fragen wir uns, ob angesichts einer verstärkten Nutzung des Computers in Wirtschaft, Gesellschaft und Schule - denken wir an den Europäischen Computerführerschein (ECDL) oder an die angloamerikanische „Computer Literacy‘ als Teil der Allgemeinbildung - der inhaltliche Anspruch des Unterrichtsfaches „Informatik“
verwässert, ja untergraben wird. Könnte es nicht sein, dass die informationstechnische Grundbildung (ITG) oder das was man heute gemeinhin darunter versteht, die Profilierung des Faches Informatik verhindert? Die Konzepte der lTG regen dazu an, den Gegenstand Informatik zu verlassen und sich quasi externen Komponenten zuzuwenden. Anders gefragt: Kaschiert die lTG vielleicht (mögliche) Mängel des Informatikunterrichtes? Ist Informatik überhaupt noch ein adäquates Schulfach? Ist die lTG in der Form noch sinngemäß, ist der Informatikunterricht noch zeitgemäß? Wie ist es mit den Lehrern? Ist die Lehreraus-, Fort- und Weiterbildung für Informatik ausreichend?“ Fragen wir uns allgemein, was kann die Informatik im Spektrum der Allgemeinbildung in den verschiedenen Schulen und Altersstufen überhaupt (noch) leisten? Denn die Benutzung des Computers wird nach und nach für Jedermann zu einer alltäglichen Gewohnheit. Viele Schüler/innen gehen nämlich in ihrer häuslichen Umgebung wie selbstverständlich mit dem PC um
bzw. sind vertrauter im Umgang mit dem Computer als ihre eigenen Lehrer/innen und wissen oft mehr als diese. Eben deshalb braucht man Informatik nicht explizit in der Schule als neue Technik einzuführen bzw. sie zu lehren, könnte man einwenden.
Wird nicht die Bedeutung des Informatikunterrichtes von Anfang an überschätzt, zumal sich ja die Bedeutung und der Umfang der informations- und kommunikationstechnische Grundbildung (scheinbar) verbreitert hat. Es wird von manchen die Meinung vertreten, dass der Informatikunterricht in seiner Bedeutung beträchtlich an Ansehen verloren hat (siehe dazu Abb.5).
Gesellschaftswissen im Informati kunterricht
Nach Barbara Schellhove z.B. spielt die lnformationsgesellschaft für den Informatikunterricht, speziell für die Informatik-Didaktik, noch kaum eine Rolle (Schellhowe http://waste.informatik.hu-berlin.de/schellhowe/lnfosl 997.html). Sie konstatiert für den gegenwärtigen Informatikunterricht zumindest drei Orientierungsansätze, nämlich eine Orientierung auf das algorithmische Denken, eine Orientierung an den Anwendungen und schließlich eine Orientierung auch auf die Bedeutung des Faches selbst. Gleichzeitig sei das gesellschaftliche Wissen, der gesellschaftliche Aspekt unterrepräsentiert. Wie schon im Papier der Gesellschaft für Informatik aus dem Jahr 1993 wird die Fragwürdigkeit der Algorithmik als Grundlage der Informatik mehrfach festgestellt. Dies zeige sich auch im Bild des Computers im Wandel von der Maschine zum Medium. Feststellbar sei auch eine
Abb. 5f© A. Reiter)
Bedeutungsverschiebung vom Automaten zur Interaktion im Sinne der Kommunikationsnetze. Denken wir auch an die Veränderung der Benutzeroberfläche des PC. In den Anfängen des Computerzeitalters erfolgte die Eingabe textbasiert ohne Maus, später wurde daraus eine grafische iconbasierte Benutzeroberfläche, welche die Mensch-Maschine-Kommunikation erleichterte, also eine direktere (oberflächlichere) Manipulation, wenn wir mit der Maus den Computer bedienen, nach sich zog. Nach Schelihowe muss der Informatikunterricht zu einem Verständnis der Gesellschaft beitragen.
Neues Lernen mit neuen Medien
Der Computer ist heutzutage ein Multimediagerät geworden, das für viele schon längst ein Alltagsgegenstand ist. Multimedia, das Schlagwort des Jahres 1995, wird heute vielfach auch als Allheilmittel beim neuen Lernen gesehen. Kennzeichen sind die Vernetzung, die Integration und die Interaktivität. Allerdings kann nicht von vornherein auf eine höhere Lernwirksamkeit rekurriert werden als eben andere herkömmliche Methoden der Wissensvermifflung garantieren. Multimedia ist eher für Faktenwissen, für fächerverbindendes Lernen und projektorientiertes Arbeiten und weniger für die Vermittlung von Strukturwissen und für Problemlösen geeignet.
Mittels Info- und Edutainment-Produkten auf CD-ROM-Basis kann das Lerntempo individuell bestimmt werden, Lernen wird weniger orts- und zeitabhängig und auch die Förderung der Selbständigkeit kann gesteigert werden. Die Entwicklungsstufen des multimedialen Lernens verlaufen in Richtung Lernumgebungen, virtuelle Klassenzimmer und auch Fernuniversitäten (siehe Reiter 1999).
In Deutschland und Österreich laufen Projektinitiativen wie bspw. „Schulen ans Netz“, die dazu führen, dass neue Inhalte und neue Organisationsformen in die Schule kommen. Rund um das Internet, der weltweiten Vernetzung ist eine große Euphorie ausgebrochen. Alles scheint mit dem Erfolg des Internet leichter zu gehen.
Euphoriker sagen, dass ohne Computer, ohne CD-ROM, ohne Internet-Nutzung, nichts mehr vonstatten gehe. Das „Non-PIus-Ultra“ modernen Lehren und Lernens sei multimedial verankert. Allerdings ist die Lernwirksamkeit gar nicht verifiziert. Es gibt kaum relevante Felduntersuchungen (siehe Reiter 1998). In den 80er Jahren
wurde von einem Computerführerschein gesprochen (Haefner 1982). Mitte der 90er Jahre ist daraus ein Internetführerschein geworden, der vor allem auch die Bedienungskompetenz einschließt (siehe Abb. 6). Fragen wir uns: Welche Bedeutung spielt das Internet für den Informatikunterricht? Gehört die Nutzung des Internet automatisch in den Informatikunterricht? Ist die Suche im Netz inzwischen ein Teilgebiet der angewandten Informatik, eine curriculare Aufgabe der informatischen Bildung geworden? Sprechen wir also von einem Unterrichtsziel, wenn wir im Internet nach relevanten Informationen suchen? Es zeigt sich aber, dass man im Internet nicht immer (rasch) fündig wird, oft findet man gar nichts. Dann kann sich der Griff im Regal nach dem bewährten Lexikon zweckdienlicher als die vergebliche Suche im Cyberspace erweisen.
1985
„Computerführerschein“
lTG (Anwendungsorien tierung)
Invarianzen in der Informatik
Um zur Informatik-Didaktik zurückzukommen: Didaktik bedeutet so viel wie Unterrichtslehre. Die für die Informatik (auch) relevanten Komponenten Psychologie, Pädagogik, Schule lassen sich nach Prof. Dr. Andreas Schwill von der Universität Potsdam mengentheoretisch darstellen (siehe dazu die Website www.didaktik.cs.uni potsdam.de/Lehre/Erweiterungsstudium/Skriptum). An der in der Abb. 7 dargestellten Struktur fehlen wahrscheinlich weitere Komponenten. Auch die Didaktikansätze sind insgesamt zahlreicher. Es lässt sich ein universeller, ideenorientierter,
1
‚Jnternetführerscheiii“
-Netzcompuüng (,‚SchulenansNetz“)
Abb. 6 (© A.. Reiter)
algorithmischer, informatischer, anwendungsorientierter, sozialorientierter, joborientierter, gesellschaftsbezogener, indikativer und auch kulturorientierter Ansatz im Unterricht einführen. Zurzeit überwiegt allerdings (noch immer) die algorithmische Programmierung, ein Umstand, der von vielen, wie schon erwähnt, angezweifelt wird. Der Begriff des Algorithmus bedeutet eine Ablaufstruktur zur Problemlösung, eigentlich eine Handlungsvorschrift beim Menschen. Ziel des Einsatzes informationstechnischer Systeme und der Anwendungen der Informatik ist es, Komplexität zu bewältigen und damit verknüpfte Probleme systematisch zu lösen.
Abb. 7
Wesentlich ist nun, dass sich die Systematik des Arbeitens trotz Multimedia und Internet nicht geändert hat. Mit anderen Worten die programmiertechnische Abfolge Idee, Entwurf, Implementation ist als eine Art lnvarianz bei jedem systematischen Problemlösen weiterhin einzuhalten ist (Abb. 8). Die fundamentalen Ideen des Informatikunterrichtes sind die Formalisierung, die Automatisierung und neuerdings auch die Vernetzung. Informatik-Didaktiker wie Rüdeger Baumann fordern daher mit Nachdruck, dass die Schüler unbedingt ein Bild von den grundlegenden Prinzipien der Denkweise und fundamentale Methoden der Informatik benötigen und auf die Algorithmik nicht verzichtet werden könne (siehe Baumann 1996). Es bedarf daher, sagt ‚ entwicklungsunabhängiger Systematiken, fundamentaler Ideen des Faches Informatik (Baumann 1996). Es müssen gewisse Basisinhalte festgeschrieben werden, obwohl die moderne Entwicklung des Fachgebietes immer neue Inhalte in den Unterricht einbindet, wie z.B. Internet und Multimedia. Er ist der
© ‚t. Schwül
Einbettung der Didaktik der Informatik
Meinung, dass die grundlegenden methodischen Prinzipien des Informatikunterrichtes nur im exemplarischen Unterricht bestehen können. Die Informatik sollte keine Ersatzfunktion für Gegenstände erfüllen, die vielleicht besser in anderen Fächern anzusiedeln wären. Ein lnformatikunterricht, der nur auf Algorithmen fixiert ist, ist allerdings nicht mehr zeitgemäß.
Abb. 8 (©A. Reiter)
Ausblick
Mit der ab dem Studienjahr 2000/01 erfolgenden Einführung des Lehramtsstudiums Informatik und lnformatikmanagement sollten sich die im Beitrag aufgezeigten inhaltlichen Abgrenzungsprobleme zwischen der (Schul-)Informatik und der informationskommunikationstechnischen Grundbildung vornehmlich bezogen auf den Bereich des allgemeinbildenden Schulwesens mittelfristig in der Praxis beheben lassen und insgesamt die Position der Informatik im Fächerkanon gefestigt werden.
Exkurs: Interviews
Nachfolgend werden vier vom Verfasser durchgeführte Kurzinterviews zum Stellenwert der Informatik im Wahlpflichifachbereich mit Prof. Mag. Gerald Kurz und Schülern der 7a des BG und BRG Polgarstr. in Wien 22 mit Datum Ende April 1999 angeführt.
1
Interview mit Paul
Dr. Reiter: Paul, was fällt dir aU hoc zum Stichwort „Informatik“ ein?
Paul: Also, für mich ist die Informatik sehr wichtig. Im kommenden Jahrtausend wird der Computer ein zentrales Thema in unserer Gesellschaft sein. Jeder sollte gut mit Computern umgehen können, um auch später im Berufsleben weiter zu kommen. Es gibt keine Firma mehr, die ohne Computer auskommt. Daher habe ich das Wahipflichtfach Informatik gewählt. Hier lerne ich nicht nur die Grundprinzipien der Informatik, sondern vor allem ein umfassendes Know-how, das mir für viele spätere Berufe zugute kommen wird.
Dr. Reiter: Informatik ist also für dich Teil der Allgemeinbildung?
Paul: Ja, ganz bestimmt.
Interview mit Martin
Dr. Reiter: Martin, wie würdest du Informatik definieren?
Martin: Informatik hat einen vielfältigen Anspruch - darunter verstehe ich das Wissen, was zum Beispiel das Internet bedeutet, wie man E-Mails verschickt, wie man programmiert oder eine Datenbank erstellt. Je mehr man sich damit beschäftigt, desto besser kennt man sich aus.
Dr. Reiter: Wird bei Euch im Unterricht auch programmiert?
Martin: Ja, derzeit programmieren wir in Delphi 2.
Dr. Reiter: Was erwartest du dir für das kommenden Schuljahr 1999/2000, also die 8.
Klasse in Informatik?
Martin: Für das nächste Jahr erhoffe ich mir eine genauere Beschäftigung mit anderen Programmiersprachen, die man im Internet besser einsetzen kann, also Java und Javascript.
Dr. Reiter: Ist die Schulinformatik für dich zukunftsträchtig?
Martin: Ganz bestimmt.
Interview mit Kristin
Dr. Reiter: Kristin, was denkst du - ist das Unterrichtsfach Informatik eher den männlichen Schülern vorbehalten oder spricht es auch das weibliche Geschlecht an?
Kristin: Keine Frage, auch für Frauen wird die Informatik im weitesten Sinne gerade im Berufsleben zunehmend wichtiger.
Dr. Reiter: Was bedeutet für dich Programmieren? Ist Programmieren in der Informatik unerlässlich?
Kristin: Ich glaube schon, obwohl es mir nicht so gut gefällt, ich finde Anwendungen wir z.B. die Textverarbeitung sinnvoller.
Dr. Reiter: Das heißt, für dich ist der Umgang mit Software-Applikationen wichtiger als Programmieren?
Kristin: Ganz bestimmt, weil ich mich mit dem Programmieren nicht so gut auskenne.
Dr. Reiter: Welchen Stellenwert hat für dich die Benotung im Informatikunterricht?
Kristin: Das kann ich nicht so genau sagen.
Dr. Reiter: Wie würdest du dich einstufen?
Christin: Eher mittelmäßig Dr. Reiter: Vielen Dank
Interview mit Prof. Mag. Gerald Kurz
Dr. Reiter: Welchen Stellenwert hat für Sie die Schulinformatik in der lnformationsgesellschaft?
Mag. Kurz: Der Stellenwert der Informatik nimmt auch im Schulwesen ständig an Bedeutung zu. Leider müssen wir in letzter Zeit feststellen, dass der Informatikunterricht zur Vermittlung von Fertigkeiten, zur Handhabung der Software- Pakete und zum Surfen im Internet verwendet wird. Hier gehen meiner Meinung nach wichtige didaktische Aspekte verloren, die früher im Programmieren unterrichtet wurden, nämlich das systematische, algorithmische Denken. Wir müssen versuchen, den didaktischen Weg wieder in diese Richtung zurück zu gehen.
Dr. Reiter: Vielen Dank Herr Mag. Kurz!
Literaturangaben
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Baumann Rüdeger: Fundamentale Ideen der Informatik —gibt es das? In:
Koerber/Peters, S. 89-107.
Brauer Wilfried /Brauer Ute: Informatik - das neue Paradigma, LOG IN, 15. Jg.
(1995), Heft 4, S. 25-29.
Burkert Jürgen: Umorientierung des Intormatikunterrichtes, Teil 1, LOG IN, 14. Jg.
(1994), Heft 4, S.55-58.
Burkert Jürgen: Umorientierung des Informatikunterrichtes, Teil II, LOG IN, 14. Jg.
(1994), Heft 5/6, S. 86-89.
Burkert Jürgen: Umorientierung des Informatikunterrichtes, Teil III, LOG IN, 15. Jg.
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Eberle Franz: Didaktik der Informatik bzw. einer intormations- und kommunikationstechnologischen Grundbildung auf der Sekundarstufe II, Aarau (Sauerländer) 1996.
Friedrich Steffen: Aspekte der Entwicklung von Informatikbildung in der Schule, in:
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Hüffel Clemens/Reiter Anton (Hrsg.): Praxis der EDV/Informatik. Ein Handbuch für Lehrerinnen und Lehrer, Wien (Jugend & Volk) 1996.
Koerber Bernhard / Peters Ingo-Rüdiger (Hrsg.): Informatische Bildung in Deutschland. Perspektiven für das 21. Jahrhundert, Berlin (LOGIN-Verlag) 1998.
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Friedrich Steffen /Schubert Sigrid/Schwill Andreas: Informatik in der Schule — ein Fach im Wandel, LOG IN 16. Jg. (1996), Heft 2, S. 29-33.
Hoppe H. Ulrich / Luther Wolfram J.: Informatik und Schule, LOG IN, 16. Jg. (1996), Heft 1, 5. 8-14.
Hubwieser Peter/Broy Manfred: Ein neuer Ansatz für den Informatikunterricht am Gymnasium, LOG IN, 17. Jg. (1997), Heft 3/4S. 42-46
Melhorn Kurt/Sneltig Gregor (Hrsg.): Informatik 2000. Neue Horizonte im neuen Jahrhundert. 30. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik Berlin, 1 9.-22. Sept.
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Peschke Rudolf: Die Krise des Informatikunterrichtes in den neunziger Jahren, In:
Stetter F./BrauerW. (Hrsg.): Informatik und Schule 1989-Zukunftsperspektiven der
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Rechenberg Peter: Was ist Informatik? Eine allgemeinverständliche Einführung, München-Wien (Hanser) 1994.
Rechenberg Peter/Pomberger Gustav (Hrsg.): München-Wien (Hanser)1 997.
Reiter Anton/Rieder Albert (Hrsg.): Didaktik der Informatik. Informations- und kommunikationstechnische Grundbildung, Wien (Jugend & Volk) 1990.
Reiter Anton: Multimedia. Aufbruch in neue Lernwelten? Schriftenreihe der OCG, Band 111, Wien 1998.
Reiter Anton: Telelearning. In: Flatscher/Haacker Dieter: Österreich Online 2000, 5.
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Rechenberg Peter: Quo vadis Informatik? In: LOG IN, 17. Jg. (1997), Heft 1, S. 25- 32.
Schelhowe Heidi: Auf dem Weg zu einer Theorie der Interaktion? Eine Entgegnung zu Peter Rechenbergs „Quo vadis Informatik?“, LOG IN, 17. Jg. (1997), Heft 5, 5.
27-33.
Schelhowe Heidi: Verstehen, um zu gestalten. Informatikunterricht und Medienerziehung, in: Proceedings der Gl-Tagung „Informatik und Lernen in der Informationsgesellschaft“, 15.-18.Sept. 1997, Berlin-Heidelberg (Springer) ‚ 5. 63- 76.
Wilhelm Reinhard: Informatik. Grundlagen, Anwendungen, Perspektiven, München (Beck) 1996.
Rüdeger Baumann
COMPUTERNETZE UND TELEKOMMUNIKATION Herausforderung für die Informatik-Didaktik
Sowohl in der öffentlichen als auch in der fachwissenschaftlichen und fachdidaktischen Diskussion herrscht Einigkeit darüber, dass die lnformationstechnik Ursache einer tiefgreifenden Veränderung unserer Kultur, der Arbeitswelt und besonders natürlich der Welt der Information und Kommunikation ist.
Spätestens seit Beginn der Initiative „Schulen ans Netz“ im Frühjahr 1996 hat die Diskussion um die Kommunikationstechniken, insbesondere um Internet und Multimedia, auch die Schulen erreicht. Wie schon in den sechziger Jahren mit der sogenannten programmierten Instruktion, in den Siebzigern bei der Einführung des lnformatikunterrichts, in den Achtzi gern m lt der informationstechnischen Grundbildung, erleben wir jetzt in den neunziger Jahren eine Art vierter Welle des öffentlichen Interesses am Thema Computer und Schule. So formulierte beispielsweise der deutsche Bundespräsident auf einem Bildungskongress zu Bonn im April dieses Jahres:
„Die lnformationstechnik wird eine Revolution in den Klassenzimmern auslösen. Wir müssen die Pädagogik für das lnformationszeitalter aber erst noch erfinden.
(...)
DerComputer wird für die Neugestaltung unserer Lerninhalte und Unterrichtsformen ein zentraler Kristallisationskern sein.
(...)
Die Schule der Zukunft wird durch ein neues Leitbild geprägt sein: neben den klassischen Grundfertigkeiten werden die Methoden moderner Wissensaneignung zentrale Bedeutung erlangen. Damit rückt zugleich die Fähigkeit zur Eigenverantwortung und zur Selbstorganisation des Lernenden in den Mittelpunkt, und die Aufgaben des Lehrers werden sich dadurch ebenfalls wandeln:er wird nicht mehr nur Wissensvermittler, sondern immer mehr auch Moderator von selbständigen und gruppenorientierten Lernprozessen werden“ (Frankfurter Allgemeine vom 14. 4. 1999).
Dazu lässt sich u. a. folgendes bemerken bzw. fragen: Muss die Pädagogik des Informationszeitalters wirklich vollständig (neu) erfunden werden — oder gibt es nicht schon tragfähige Ansätze, insbesondere in der Informatik-Didaktik? Die letztere Frage darf zum Glück bejaht werden: die Didaktik der Informatik verfügt bereits über die Konzepte, um den Herausforderungen des lnformationszeitalters gerecht zu werden; ja, sie kann sogar für andere Fächer als Vorbild wirken.
7. Vom lnformatikunterricht lernen?
Dazu ein Beispiel aus der Mathematik. Computeralgebra-Systeme (wie Mathematica, Maple oder Derive) sind dabei, den Mathematikunterricht zu erobern, ja zu revolutionieren. In Österreich ist man bekanntlich auf diesem Gebiet besonders fortschrittlich. Bei der Neugestaltung des Mathematikunterrichts ergeben sich nun aber zwei Probleme.
Das erste besteht in folgendem: Vom Computereinsatz verspricht man sich eine neue mathematische „Unterrichtskultur“, die durch mehr Selbständigkeit und Eigenverantwortung der Schüler beim Mathematiklernen gekennzeichnet ist, sowie durch eine veränderte Lehrerrolle (siehe obiges Zitat). Die Erfahrung zeigt jedoch, dass Lehrer und Lehrerinnen mit der ihnen zugedachten neuen Rolle große Schwierigkeiten haben. An den bisher veröffentlichen Unterrichtsentwürfen ist erkennbar, dass — trotz des Einsatzes von Computeralgebra-Systemen — an der fragend-entwickelnden Unterrichtsform mit starker Lehrerdomi nanz festgehalten wird;
von vermehrter Selbständigkeit der Schüler und neuer Lehrerrolle keine Spur.
Könnte der Mathematikunterricht in dieser Situation vielleicht vom Informatikunterricht methodisch lernen? Hier wird - in fachspezifischer Ausprägung - die Projektmethode praktiziert.
Im einzelnen:
• Der Unterricht eines Kurshalbjahrs ist auf ein Thema ausgerichtet (Problemkreismethode).
• Der Unterricht istproduktorientiert, d.h. am Ende einer Unterrichtseinheit bzw. des Kurshalbjahrs steht ein Produkt (i.d.R. ein dokumentiertes Programm).
• Die Schüler arbeiten in Gruppen.
• Die Schüler arbeiten längere Zeit ohne Eingriff des Lehrers; dieser versteht sich vorwiegend als Moderator des Lernprozesses (siehe obiges Zitat).
Das zweite Problem: Die Schüler müssen ein gewisses Hintergrundwissen besitzen, um mit dem verwendeten Sofwarewerkzeug verständigt und effizient umzugehen, Dieses Wissen kann im Mathematikunterricht selbst nicht erarbeitet werden; sein angemessener Vermittlungsort ist der Informatikunterricht.
Damit sollte ausgedrückt werden, dass der lnformatikunterricht fürs lnformationszeitalter recht gut gerüstet ist, und dass dessen Pädagogik nicht — wie der Bundespräsident meint, vollständig neu erfunden werden muss. Andererseits ist er natürlich geeignet weiterzuentwickeln. Um verständlich zu machen, was das heißt, möchte ich auf die drei fundamentalen Ideen eingehen, welche der Informatik zugrunde liegen.
2. Die drei fundamentalen Ideen der Informatik
Es handelt sich erstens um die Idee der Formalisierung, zweitens die Idee der Automatisierung und drittens sie Idee der Vernetzung.
Eine Situation oder Tätigkeit wird formalisiert, indem man sie mit Hilfe von Zeichen beschreibt, dann aber von der Bedeutung der Zeichen absieht und mit den Zeichen rein syntaktisch, d. h. nur aufgrund ihrer Form, operiert. In der Geschichte des menschlichen Denkens spielt die Formalisierung eine zentrale Rolle: die Entwicklung vom Mathematik und Logik besteht im wesentlichen darin, das mathematische Denken, angefangen mit dem Zählen, sowie das logische Schließen, immer weiter zu formalisieren. Die Linguistik ist derzeit dabei, auch das Sprechen zu formalisieren und damit der Verarbeitung durch Computer zugänglich zu machen.
Dies fällt bereits in den Bereich der Automatisierung. Sie bedeutet, dass ein formal beschriebener Prozess von einer realen Maschine selbsttätig, also ohne Eingriff des Menschen, realisiert wird. Immer dann, wenn die regelgemäßen Schritte eines
formalen Systems durch einen Algorithmus festgelegt werden können, lässt sich dieses System automatisieren.
Während im Informatikunterricht der vergangenen zwanzig Jahre vornehmlich die Ideen der Formalisierung (exemplifiziert an Prinzipien der Programmentwicklung) und der Automatisierung (Aufbau und Funktionsweise von Computern) im Vordergrund des Interesses standen, wird nunmehr die dritte fundamentale Idee, nämlich die der Vernetzung, zum beherrschenden Paradigma.
Rechnen und Denken lassen sich als Kommunikation verstehen, der Geist ist im Gehirn netzförmig verteilt, und aus vergleichsweise simplen Bestandteilen können durch Interaktion hochkomplexe Verhaltensweisen entstehen: das ist die Idee der Vernetzung. Sie hat vielerlei Gesichter: vom neuronalen Netz und der Society of Mmd (Minsky) über semantische Netze und Hypertext bis zum erdumspannenden Internet.
„Many visions of humanity working in groups suggest the analogy that people within the Web are organized like neurons in a brain. They ask the question as to whether, when connected appropriately (with the right rules of interconnection) the human race, with the entirety of its computers, will in fact be capable of significantly greater things than today. As Marvin Minsky looks at the mmd as society, we should also consider viewing society as a mmd“ (Berners-Lee 1997).
Schon Mitte der vierziger Jahre entstand die Vorstellung, das exponentiell wachsende Wissen technisch zu beherrschen und verfügbar zu halten. Aus der Befürchtung, dass die Menschen durch die Masse des Geschriebenen erschlagen würden und dass niemand mehr das gesamte Wissen überblicken könne, entwickelte Vannevar Bush im Jahr 1945 als erster das Konzept eines assoziativen Daten banksystems, wie es heute gebräuchlich ist: eine Mikrofllm-Lesegerät sollte mit einem Schubladenschrank kombiniert werden, in dem sämtliche schriftliche Dokumente der Menschheit lagern und per Aufruf zugänglich werden sollten. Diese Apperatur, Memex genannt, wurde zwar nie realisiert, auf ihr basieren jedoch die heutigen Datenbank-Konzepte.
Auch Douglas C. Engelbart, Erfinder der Computer-Maus, wurde vom Schreckbild einer in der Datenflut untergehenden Menschheit verfolgt; er entwarf eine Bildschirm- Schreibmaschine, deren Textprogramm nicht an die Linearität der Zeile gebunden war, sondern es ermöglichte, auf mehreren Ebenen zu schreiben und so den Eindruck zu vermitteln, man habe alles so geschrieben, wie man es dachte.
Vielschichtige Vernetzungen sollten möglich sein, und zwar sowohl innerhalb der Dokumente als auch zwischen den Computern. Durch die getreuere und komplexere Repräsentation des Gedachten als im linearen Text sollte die Menschheit eine weitere Stufe der Evolution erreichen.
Diese Idee der Vernetzung entwickelte Ted Nelson 1965 weiter. Er träumte von einem weltweiten Computernetz, in das „hundert Millionen Nutzer hundert Millionen Dokumente pro Stunde eingeben“. In diesem Docuverse sollten die „wirklichen Strukturen der Ideen“ eingefangen werden, was letztlich nichts anderes sei als die
„wirkliche Struktur der Literatur‘. Der Welt ist nach Nelson ein Netz, Information ist ein Netz und das menschliche Gedächtnis auch. Mit dem Internet ist nun ein immenses Hypertext- Universum, ein gigantisches assoziatives Datenbanksystem entstanden.
Für seine Anhänger hat die lineare Textform zur Repräsentation von Wissen ausgedient.
Die drei Gesichter der Infimnatik
1 Idee der Formalisierung: liiformatik als formale Wissenschaft 2 Idee der Automatisierung: Informatik als Technikwissenschaft
3 Idee der Vernetzung: Informatik als Basis viseischaft der vernetzten Informationssysteme.
Ein zeitgemäßer Informatikunterricht benötigt keine vollständige Neuorientierung, sondern lediglich eine Akzentverschiebung (in Richtung der dritten fundamentalen Idee).
Diese Akzentverschiebung lässt sich auch am jeweils aktuellen Studien- und Forschungsführer Informatik ablesen. Während die Informatik früher als
„Wissenschaft von der systematischen Verarbeitung von Informationen —
insbesondere der automatischen Verarbeitung mit Hilfe von Digitalrechnern“
charakterisiert wurde (Idee der Formalisierung und der Automatisierung), heißt es in der neuersten Ausgabe:
„Ausgangspunkt der Denkansätze in der Informatik ist fast immer das Bemühen, Aspekte intelligenten Verhaltens von Lebewesen formal zu modellieren, um entsprechende formale Modelle als Unterstützungssystem für den Menschen praktisch zu realisieren“ (Brauer & Münch 1996, 5. 13).
Die hier gemeinten lnformatiksysteme sind sogenannte Agenten. Es handelt sich dabei um eine Erweiterung des Objektbegrifts. Ein Objekt kapselt Daten und lässt sich mittels Methoden ansprechen. Bezieht man nun noch die Interaktion von Objekten untereinander ein und verleiht ihnen eine gewisse Eigenständigkeit, so gelangt man zur agenten-orientierten Programmierung. Die ältesten Agenten- Konzeptionen finden sich in der Robotik. Die Vision eines künstlichen Lebewesen fasziniert die Menschen seit jeher, und die Robotik hat in den letzten dreißig Jahren erstaunliche Fortschritte gemacht.
Die Dynamik des Gebiets kommt einerseits durch das Internet und anderseits aus der Unterhaltungs-lnformatik. So sollen uns persönliche Agenten helfen, Herr unserer elektronischen Post zu werden; Vermittlungsagenten sammeln unstrukturierte Informationen aus den Tiefen des Internet und bereiten sie für uns auf. Agenten in Videospielen zeigen Charaktereigenschaften primitiver Lebewesen und sind imstande, einfache Dialoge zu führen.
3. Didaktische Leitlinien des lnformatikunterrichts
Im Prozess der Entwicklung von Lernzielen der Informatik wirken folgende Komponenten zusammen:
• Sechs allgemeine Bildungsziele, nämlich Vorbereitung auf künftige Lebenssituationen, Stiftung kultureller Kohärenz, Vermittlung eines zeitgemäßen Weltbilds, Entwicklung kritischen Vernunftgebrauchs, Förderung von Phantasie und Kreativität, Stärkung der Verantwortungsbereitschaft.
• Die drei regulativen Ideen der Informatik-Entwicklung: Formalisierung, Automatisierung und Vernetzung.
• Die vier zentralen Kategorien der Informatik (Information, System, Modell, Programm).
• Die Bestimmung der Informatik als Wissenschaft von Entwurf und Gestaltung von 1 ntormatiksystemen.
• Der systemorientierte didaktische Ansatz, welcher diese Bestimmung der Informatik für den Unterricht fruchtbar macht.
Hieraus resultieren die folgenden drei didaktischen Leitlinien:
• Problemlösen mit Informatiksystemen,
• Wirkprinzipen, Struktur und Funktionsweise von Informatiksystemen,
• Grundlagen und Grenzen Informatischer Wissensverarbeitung.
Die Ziele und Inhalte des lnformatikunterrichts werden als Antwort auf die den didaktischen Leitlinien zugeordneten drei Leitfragen gewonnen:
Leitfrage A (Problemlösen mit Informatiksystemen): Wie können durch Entwicklung, Gestaltung und Anwendung von lnformatiksysternen Probleme der Lebenswelt gelöst werden?
Diese Leitfrage thematisiert den praktischen, anwendungsbezogenen Aspekt des lnformatikunterrichts: sie konkretisiert sich im — methodisch geleiteten — Entwurf von lnformatiksystemen (wissenstechnischen Systemen). Diese Systeme werden mit dem Ziel entwickelt, gestaltet und angewendet, um Probleme der Lebenswelt zu lösen. Sie sind einerseits „vom Menschen“ geschaffen und wirken andererseits auf diesen zurück. Das Abstraktum „Mensch“ muss dabei in verschiedenen sozialen Rollen (als Auftraggeber, Entwickler, Anwender usw.) konkretisiert, und der Prozess der Systementwicklung muss auch als sozialer Prozess begriffen werden.
Leitfrage B (Wirkpnnzipien von Informatiksystemen): Wie sind Informatiksysteme
aufgebaut, welches sind die Prinzipien des Zusammenwirkens ihrer Komponenten und wie ordnen sie sich in größere Systemzusammenhänge ein?
Hier ist zu thematisieren, dass lnformatiksysteme aus — untereinander wechsel- wirkenden — Teilsystemen aufgebaut sind, dass sie in andere technische Systeme
„eingebettet“ werden und sich zu größeren Systemen (Netzen, verteilten Systemen) zusammenschließen können. Hinsichtlich der Teilsysteme geht es unter anderem um die Idee der Programmierbarkeit (Computer als universelle symbolverarbeitende Maschine). Die Bezeichnung „Wirkprinzip“ drückt aus, dass stets eine Betrachtung grundlegender Prinzipien, nie die Behandlung technischer Detailfragen angestrebt wird.
Leitfrage C (Grundlagen und Grenzen informatischer Wissensverarbeitung): Welches sind die Grundlagen und wo liegen die Grenzen formaler bzw. technischer Wissensverarbeitung, und wie kann die kognitive Autonomie menschlicher Subjekte gewahrt werden?
Bei dieser Frage geht es einerseits um die Grenzen eines verantwortbaren Computereinsatzes; dabei wird „G renze“ als ethisch-politische Kategorie verstanden.
Andererseits geht es um prinzipielle Grenzen der Idee des Wissens und seiner technischen Verarbeitung, die stets eine Formalisierung voraussetzt — und zwar im Hinblick auf menschliches Denken, Sprechen und Handeln, also das Bild des Menschen von sich selbst.
4. Aktuelle Fragen informatik-didaktischer Forschung
4.1 Zur Rolle des Programmierens
In bildungspolitischen Publikationen, die sich zum Informatikunterricht äußern, wird das sogenannte Programmieren gerne mit Kritik bedacht. So heißt es beispielsweise in einem „Plädoyer gegen den Programmierwahn und für soziale Beherrschung“:
„Es ist überflüssig, dass alle programmieren können; das ist der Sache der Spezialisten. Dagegen ist es notwendig, sich tiefer auf die neue Technik einzulassen, sie erst gründlich zu verstehen und dann daraus abzuleiten, was Kinder (und Erwachsene) über sie lernen sollen, damit sie diese Technologie sozial beherrschen können“.
In Österreich erhebt sich folgende Stimme:
„Der Programmierer ist— verglichen mit dem Baugewerbe —der Maurer. Geplant wird ein Bauwerk vom Architekten, vom Bauingenieur. Die Verantwortung für die Ausführung trägt der Baumeister. Die Bauaufsicht obliegt dem Polier, gebaut wird von den Maurern. Sicherlich hat der Maurer beim Aufstellen einer Mauer die allerbeste Routine; diesbezüglich übertrifft er wohl jeden Architekten. Dennoch würde ich ein Haus nicht gerne vom Mauerer planen lassen. So aber ist unser Informa tikunterricht: Er hat die Tendenz, eine Informatik der Maurer, nicht der Architekten und Ingenieure zu sein“ (Prowaznik 1996, 5. 130).
Hier ist natürlich zu fragen, was die Kritiker unter „Programmieren“ verstehen. In der Tat wird dieser Terminus nicht einheitlich verwendet. Niklaus Wirth meint damit das
„systematische Konstruieren und Formulieren von Algorithmen“ (Wirth 1978, 5. 7).
Gemäß Informatik-Handbuch heißt Programmieren, „ein Lösungsverfahren für eine Aufgabe so zu formulieren, dass es von einem Computer ausgeführt werden kann“
(Rechenberg u. a. 1997, 5. 407). Nach dem Informatik-Duden ist Programmierung die Gesamtheit aller Methoden, Erfahrungen und gesicherten Erkenntnisse über die Darstellung, Entwicklung und Änderung von Software“ (Claus & Schwill 1993, 5.
550).
Obige Kritik richtet sich offenbar gegen eine — im Unterricht allerdings leider noch häufig anzutreffende — Praxis, die man als Programmiersprachenkurs bezeichnen könnte. Dass die Beherrschung einer Programmiersprache nicht Ziel des lnformatikunterrichts sein kann, ist unbestritten und wird in der didaktischen Literatur seit je betont.
Andererseits gilt: Informatik ohne Programmieren (im Sinne von Wirth etc.) wäre der Versuch des Strickens ohne Wolle. Die Lerninhalte der Informatik können nur an konkreten Programmierbeispielen vermittelt werden:
„Ebenso wie das elementare Rechnen die Primärerfahrung der Mathematik ist, gilt dies entsprechend für das Programmieren als Primärerfahrung der Informatik. Die zentralen Begriffe der Informatik, z. B. in den Bereichen Algorithmen und
Datenstrukturen, algorithmische Komplexität, Corn pilerbau, ja sogar Automatentheorle und formale Sprachen, erwachsen aus den Erfordernissen des
Programmierens“ (Hoppe & Luther 1996, S. 11).
Die Programmier-Beispiele müssen jedoch stets das Allgemeine im Besonderen zeigen, d. h. es müssen die informatischen Konzepte (z. B. Objektorientierung, Prinzipien des Software-Entwurfs, Überlegungen zur Korrektheit und Effizienz) durchscheinen, und es muss klar werden, dass sieder Unterrichtsgegenstand sind — und nicht die Details der Programmiersprache oder der zugehörigen Entwicklungsumgebung. „Das Programmieren kann auch einen hohen formalen Bildungswert besitzen, nur hat es ihn nicht automatisch, sondern gewinnt ihn erst durch entsprechende Verdeutlichung der Programmstrukturen“ (Prowaznik 1996, 5.
130).
4.2 Zur Wahl der Programmiersprache
Also: Programmieren im Sinne von (Methodik der) Software-Entwicklung steht weiter im Zentrum des Informatikunterrichts. Offen ist die Frage nach den Inhalten und die nach der Programmiersprache.
Es gibt eine ganze Reihe von lnformatiksprachen unterschiedlicher Präzision und Ausdruckskraft, die beim Systementwurf und bei der Repräsentation des im System verwendeten Wissens zum Zuge kommen. Zur Problemanalyse dient die Umgangssprache, bei der Algorithmen-Entwicklung werden als Spezifikations- bzw.
als Entwurfssprachen geeignete Erweiterungen oder Formalisierungen der Umgangssprache (ggf. mit Einbau grafischer Elemente) verwendet, als Kommunikati onsmedium zwischen Menschen und Computer dient einerseits die Programmiersprache, anderseits die vom Programmiersprache, anderseits die vom Programmautor vorgesehene Sprache für den Benutzerdialog (z.B. Menüs oder Korn mandosprache).
Besondere Bedeutung kommt den Programmiersprachen zu, denn sie sind nicht nur Darstellungsmediurn, sonder Denkwerkzeug. Das heißt: Problemerfassung, Denken und Problemlösung werden durch die verwendete Programmiersprache
entscheidend geprägt. Wer nur eine einzige Sprache kennt, kann Methoden und Konzepte der Informatik von den jeweiligen Besonderheiten der Sprache nicht trennen und gewinnt damit nicht die erwünschte Urteilsfähigkeit. Dies führt zu folgender These:
• Die Schüler sollen zwei höhere Programmiersprachen kennen lernen.
• Eine dieser Sprachen sollte imperativisch und objektorientiertsein.
• Die andere Sprache sollte prädikativ (logikorientiert) sein.
Die Programmiersprache Pascal ist, trotz ihres Alters, derzeit noch die im lnformatikunterricht an häufigsten verwendete Sprache. Ihre weite Vereinbarung ist sicher darin begründet, dass sie ein gelungener Entwurf war, der mit einer klaren Syntax und einem geringen Umfang an Sprachkonstrukten die Vermittlung aller (damals) wesentlichen Konzepte der Software-Entwicklung ermöglichte. Durch die (von der Firma Borland) geschaffene Spracherweiterung wurden einige Mängel des ursprünglichen Pascal - in allerdings unvollkommener Weise - überwunden.
Unter dem neuen Paradigma wird der Computer nicht mehr als isoliertes Gerät, sondern als Teil eines Netzes begriffen, der auf dessen Ressourcen jederzeit zugreifen kann und dessen Resultate ins Netz zurückfließen. Mit der Programmiersprache Java lässt sich dies ermöglichen, außerdem sind mit ihr Konzepte und Methoden, realisierbar, welche die Didaktik in den letzten Jahren als wichtig herausgearbeitet hat, die aber bisher nicht oder nur unvollkommen realisiert werden konnten; dazu gehören Objektorientierung, Nebenläufigkeit, Konstruktion wiederverwendbarer Bausteine, Programmierung im Großen.
Als Alternative zu Java kommt Oberon infrage. Obwohl manches für das Wirth Produkt spricht (sieht Lavergne 1998), plädiere ich für Java.
4.3 Konstruktion curricularer Bausteine nach der Problemkreismethode
Bildung vermittelt zwischen Wissenschaft und Lebenswelt. Jeder Curriculum informatischer Bildung muss daher von zwei Ausgangspunkten her konstruiert werden, nämlich dem (fach-)wissenschaftlichen einerseits und dem lebensweltlichen andererseits. Die o.a. Forderung nach mehr Selbständigkeit der Schüler im
Lernprozess spricht dafür, dass die Unterrichtseinheiten des Faches Informatik nicht fachsystematisch, sondern themenzentriertstrukturiert und geplant werden.
Bei der sogenannte Problemkreismethode überdecken die Themen- bzw.
Problemkreise die — vom Lehrplan vorgesehenen — Fachinhalte. Die jeweils benötigten Fachbegriffe, Algorithmen und Programmiermethoden werden nicht auf Vorrat, sondern nach Bedarf erarbeitet; das — fachsystematisch aufgebaute — Lehrbuch wird als Kompendium von Fall zu Fall herangezogen.
Hinsichtlich der Auswahl der Unterrichtsthemen sollten folgende Kriterien beachtet werden: Das jeweilige Thema sollte
• einen Bezug zur Lebenswelt der Schüler bzw. einen realen Anwendungsbezug aufweisen,
• produkt- und ergebnisorientiert sein,
• modular bzw. mit arbeitsteiligen Verfahren bearbeitbar sein,
• Möglichkeiten zur selbstständigen, kreativ-forschenden Erarbeitung der Problemlösungen bieten.
Die Fachkonferenz Informatik konzipiert eine Folge curricularer Bausteine; jeder ist etwa wie folgt strukturiert (Beispiel):
Thema: Computergrafik
Jahrgangsstufe: 1 1/2
Werkzeuge: Java, Turtle-Grafik, Lindenmayer-System-lnterpreter
Fachinhalte: Algorithmik (Ablaufsteuerung, Prozeduren, einfache Datenstruktu ren, Reku rsionen, Objektbegriff), Grammatik, 1 nterpreter
Bildungsgehalt: Vergleich natürlicher mit künstlicher Pflanzen(darstellungen) Modellierung von Realität im Computer, Möglichkeiten und Gefahren
Produkt: Darstellung künstlicher Pflanzen im Vergleich zu künstlichen Pflanzen (Ausstellung, ggt. im Intranetz)
Eine exemplarisches System von Bausteinen könnte wie folgt aussehen:
1 1/1 Datenbanken und Informationssysteme prädikativ Prolog
Thema: Bibliotheksverwaltung
1 1/2 Verarbeitung natürlicher Sprache prädikativ Prolog
Thema: Blockwelt oder Datenbankabfrage
12/1 Algorithmen und Datenstrukturen imperativisch Java
Thema: Computergrafik objektorientiert
12/2 Modulare Progranimentwicklung, imperativisch Java
kombinatorische Optimierung,
Kl-Methoden objektorientiert
Thema: Strategiespiele
13/1 Netzarchitektur, Informationssicherheit, funktional Derive kryptologische Algorithmen und Protokolle imperativisch Java (Digitale Signatur, elektronisches Geld) objektorientiert
13/2 formale Sprachen, Automaten, Berechenbarkeit
Projekt: Miniiava-Compiler prädikat Prolog
Die von den Schülern erarbeiteten Programme und Dokumente werden im schulinternen Netz bzw. im Internet platziert; sie sind damit für die Mit- und Nachwelt nicht verloren, sondern können als Ausgangspunkt weiterer Entwicklungen dienen.
5. Abschießende Bemerkungen
Die geschilderten Änderungen des lnformatikunterrichts sind nicht so spektakulär, wie mancher vielleicht erwarten möchte. Dies liegt daran, dass die Informatik (in der Schule — nicht in der Hochschule!) eine seit zwanzig Jahren fundierte Didaktik besitzt, welche ihre Konzepte nicht grundlegend ändert, sondern lediglich die — nunmehr in den Vordergrund rückende — Idee der Vernetzung angemessen berücksichtigen muss. Was an Änderungen durch Computernetze und Telekommunikation auf die Schule zukommt, bezieht sich mehr auf die Nutzung der Informations- und Kommunikationstechniken in den übrigen Schulfächern und ihre Thematisierung in der informationstechnischen Grundbildung (vgl. dazu Reiter 1996).
6. Literaturangaben
[1] BAUMANN, R.: Didaktik der Informatik. Stuttgart: Klett, 2. Aufl. 1996
[2] BERNERS-LEE, T.: World-Wide Computer. In: Comm. ACM 40 (1997), H. 2, 5.
57 - 58
[3] BRAUER, W.; MÜNCH, S.: Studien- und Forschungsführer Informatik. Berlin:
Springer, 3. Aufl. 1996
[4] HOPPE, H. U.; LUTHER, W. J.: Informatik und Schule, Ein Fach im Spiegel neuer Entwicklungen der Fachdidaktik, In: LOG IN 16(1996), H. 1, 5. 8- 14
[5] HÜFFEL, C.; REITER, A. (Hrsg.): Praxis der EDV/Informatik. Ein Handbuch für Lehrerinnen und Lehrer. Wien: Jugend & Volk, 1996
[6]KOERBER, B.; PETERS, l.-R.: Informatische Bildung in Deutschland.
Perspektiven für das 21. Jahrhundert. Berlin: LOG-IN-Verlag, 1998
[7] LAVERGNE, H. v.: Welche Schwerpunkte kann die Informatik-Ausbildung künftig haben? In: LOG IN 18 (1998), H. 5,S. 19-23
[8] PROWAZNIK, B.: Didaktik der Informatik zwischen Bildungsutopie und Realität.
In: Hüffel & Reiter (Hrsg.) 1996, 5. 123- 133
[9] RECHENBERG, P.; POMBERGER, G. (Hrsg.): Informatik-Handbuch. München:
Hanser, 1997
[10] REITER, A.: Informatik im Wandel: Hypermedia und Online-Kommunikation erobern die Klassenzimmer. In: Hüffel & Reiter (Hrsg.) 1996, 5. 19 -43
[11] WIRTH, N.: Systematisches Programmieren. Stuttgart: Teubner, 1978
Helmut Schauer
Die Zukunft der Schule
1Wir leben in einer spannenden Zeit! Gleichsam metaphorisch weist der bevorstehende „fin des siecle“ auf den Umbruch hin, der sich bereits ankündigt. Das postindustrielle Zeitalter ist im Ausklingen, Information hat als vierte Kategorie neben Materie, Energie und Kapital nicht nur einen zusätzlichen Stellenwert erobert, sondern ist im Begriff, in diesem Kanon die Führungsrolle einzunehmen. Bald brauchen wir Materie nur mehr, um Informationen zu speichern und Energie, um Information zu übertragen. Kapital ist sowieso ein immaterieller Begriff, und wird auch schon längst in elektronischer Form repräsentiert.
Jegliches Leben basiert auf Information. Egal ob es sich um das Gigabyte an genetischer Information handelt, das in jeder einzelnen Zelle unseres Körpers gespeichert ist, oder um jenes Gigabyte, das wir am Ende eines erfüllten Lebens als Lebenserfahrung im feuchten neuronalen Netz unserer Gehirnzellen gespeichert haben.
Information ist zu einem alles entscheidenden Faktor im Konkurrenzkampf der Marktwirtschaft geworden und Information ist es, die in der individualisierten Form des Wissens über die Kompetenz jedes Einzelnen von uns entscheidet. Auf eine einfache Formel gebracht ist Wissen Information — und Wissen ist bekanntlich Macht!
In diesem Zusammenhang wird gerne das Internet als Prototyp einer demokratischen Einrichtung gepriesen, erlaubt es doch jedem Einzelnen den chancengleichen Zugriff zu all der verfügbaren Information. Ein Blick in die realen Statistiken trübt allerdings diese Illusion: So zeigt eine im Frühjahr dieses Jahres publizierte Studie des soziologischen Instituts der Universität Zürich, dass im Kanton Zürich die Benutzer des Internets vorwiegend gut ausgebildete junge Männer mit guten
1 Der Titel ist zufällig gewählt, es könnte ebenso gut „Die Schule der Zukunft“ oder „Schule mit/ohne
Zukunft“ aber auch „Zukunft mit/ohne Schule“ heißen. Ein Teil der inhaltlichen Überlegungen wurden bereits anlässlich des 3. Wiener Kulturkongresses unter dem Titel „Globalisierung der Ausbildung — Ersetzt das Internet das Klassenzimmer?‘ diskutiert.
Englischkenntnissen sind. Der Anteil der Frauen mit Internetzugang liegt unter 25% 2 Mindestens ebenso interessant ist ein Blick auf den Informationsfluss, den Switch auf seinen Leitungen zwischen der Schweiz und den europäischen Ländern sowie der Schweiz und den USA protokolliert. Während die Schweiz über die europäischen Links einen veritablen Handelsbilanzüberschuss erzielt — es wird etwa doppelt so viel an Information aus der Schweiz in die FU exportiert als importiert, lesen die Schweizer über den Transatlantik-Link zwischen Zürich und New York etwa das Dreifache an Information aus amerikanischen Web-Seiten als die Amerikaner aus der Schweiz beziehen3. Über die wirtschaftlichen, politischen und kulturellen Auswirkungen dieser Unsymmetrie des lnformationsflusses zu spekulieren sei der Fantasie des geneigten Lesers dieser Zeilen überlassen.
Diese Fakten führen zu der Frage des Stellenwertes eines Landes in der lnformationsgesellschaft. Durch die Flut von globaler Information wird zukünftig eine Selektion, also Vorauswahl von Wichtigem, an Bedeutung gewinnen. Doch auch diese Art von Wissensdesign birgt die Gefahr der Manipulation.
Nicht nur spannend, geradezu dramatisch sind die Auswirkungen des Wechsels zum lnformations-Zeitalter auf den Arbeitsmarkt. Um es auf den Punkt zu bringen: die Idee, einen Job für das Leben zu erhalten, ist pass. Mobilität, Flexibilität und Eigenverantwortung sind angesagt. Statt pensionsberechtigten Arbeitnehmern braucht es Entrepreneurs, die auf eigenes Risiko ihre Kernkompetenz in zeitlich begrenzte Projekte einbringen. Eine ebenso zeitlich begrenzte Vernetzung mit anderen Spezialisten zu einem schlagkräftigen Projektteam erhöht den Weffbewerbsvorteil. Dass diese Vernetzung ebenso durch das Internet unterstützt wird, wie das Vermarkten dieser Kompetenz, versteht sich von selbst.
Ganz besonders faszinierend aber sind die Konsequenzen dieser Entwicklung auf unser Bildungswesen. Die Idee, in der Jugend Wissen auf Vorrat in die Schüler hineinzupauken, in der Hoffnung, dass dieses Wissen für den Rest des Lebens nützlich ist, ist schon lange obsolet. Schon längst ist die Halbwertszeit des
2 siehe http://www.door.ch/I nternet-Survey.ZH96/rresse/sozdem.html
siehe httx//www.switch.ch/lan/staUIinkusa. html
Fachwissens wesentlich kürzer als allein die Schulzeit geworden, von der biolo gischen Lebenserwartung ganz zu schweigen. Während noch unsere Großeltern häufig das Handwerk und damit das Wissen und die Erfahrung ihrer Vorfahren übernommen haben und unsere Eltern in den meisten Fällen nur einen Beruf erlernt haben und für uns ein Berufswechsel immer noch etwas Außergewöhnliches ist, werden unsere Kinder einen mehrmaligen Berufswechsel als selbstverständlich erachten, sofern sich der Begriff „Beruf“ überhaupt noch in ihrem Wortschatz befindet. Infolgedessen brauchen wir nicht nur eine individuell auf die Bedürfnisse des Einzelnen maßgeschneiderte lebensbegleitende Fort- und Weiterbildung, diese wird auch von einer Bringschuld der schulischen Institutionen zu einer Holschuld des Bildungshungrigen. An Stelle einer Wissensproduktion auf Lager tritt eine nachfrageorientierte Wissensvermittlung — „just in time“ und „on the spot“.
Keineswegs wird dadurch die Grundschule überflüssig. Ganz im Gegenteil! Ihre Aufgabe ist die Vermittlung der vier Kulturtechniken — Lesen, Schreiben, Rechnen und Informatik — sowie sozialer Fähigkeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit, Verantwortungsbewusstsein und ethischer Werte und nicht zuletzt der Lernfähigkeit selbst. Darüber hinaus mag auch die Pflege kultureller und humanistischer Werte von Bedeutung sein. Grundsätzlich sollte jedoch der Trend weg von re produzierbarem Faktenwissen und hin zu Methodenwissen sein. Anstatt zu lernen, die Fragen des Lehrers zu beantworten, sollten die Schüler ermutigt werden, selbst Fragen zu stellen. Um es mit Heinz von Förster zu sagen: Die Fragen des Lehrers, auf die es eine überprüfbare Antwort gibt, sind die trivialen Fragen, sie können auch durch ein Computersystem beantwortet werden — die interessanten Fragen sind jene, auf die wir uns die Antwort selbst geben müssen! (Leider kommt eine an deutschen Schulen gemachte Untersuchung zu dem Schluss, dass 98% aller beim Abitur gestellten Fragen solche „triviale“ Fragen sind.)
Immer wieder wird auch die Frage diskutiert, welche Lehrziele und —inhalte für den Informatikunterricht an der Schule zweckmäßig wären. Erst kürzlich hat Peter Rechenberg beklagt, dass die meisten Informatik-Schulbücher zu viel und zu kurzlebiges Spezialwissen (von der Technologie zur Herstellung von Mikroprozessoren über lnterrupt-Aufrufe aus Turbo-PASCAL bis zu Fragen der
Künstlichen Intelligenz) beinhalten4. Gleichzeitig empfiehlt Rechenberg unter anderem eine Rückbesinnung auf algorithmisches Denken, die Repräsentation von
Daten und den von Neumann-Computer.
Leider ist der in den siebziger Jahren stark angepriesene algorithmische Absatz sehr stark mit numerischen Algorithmen verknüpft worden und hat infolgedessen dem lnformatikunterricht eine überproportionale mathematische Orientierung verliehen. Es wäre jedoch mit etwas Fantasie sicherlich leicht möglich, diese Schlagseite zum Beispiel durch Aufgaben aus der Textverarbeitung, Steuerung von Animationsgrafik oder Simulation von Robotik auszugleichen. Vordergründiges Bildungsziel sollte die exakte Beschreibung von Abläufen und Sachverhalten stehen. Ob es sich dabei um eine Gebrauchsanweisung für ein technisches Gerät (zum Beispiel einen Videorecorder, ein „GSM-Handy“ oder eine Kamera), Anweisungen für das Verhalten in bestimmten Situationen (zum Beispiel im Brandfall, erste Hilfe oder der Choreographie eines Musicals) oder eben die Programmierung eines Computers handelt, ist nebensächlich. Wesentlich ist die Verwendung geeigneter Notati onsformen, um gleichermaßen Verständlichkeit wie Prägnanz der Ausdruckskraft sicherzustellen. Wichtig ist es auch, alternative Darstellungsformen wie etwa graphische, natürlichsprachliche und formalisierte Beschreibung gegenüberzustellen.
Damit bietet sich auch die Gelegenheit, zwischen der äußeren syntaktischen Form und dem semantischen Inhalt solcher Darstellungen zu unterscheiden. Allein durch die Beschreibung des Schulweges unter Einbeziehung typischer Ausnahmesitua tionen (wie etwa Umleitung, Staus und Streiks) können grundlegende Informatikkonzepte illustriert werden. All den Aspekten, die sich formalisieren und in Regeln fassen lassen sollten, jedoch auch jene gegenübergestellt werden, die sich einer Formalisierung entziehen, sei dies, weil sie nur situativ entschieden werden können oder weil sie sich nicht deterministisch verhalten.
Ähnliches wie für die Beschreibung von Abläufen gilt auch für die Beschreibung von Sachverhalt und Zusammenhängen. Informationen, wie sie etwa in Ahnentafeln, einem Bestimmungsbuch für Heilkräuter oder dem Fahrplan des Bundesbahnen enthalten sind, illustrieren die unterschiedlichen Möglichkeiten der Daten
P. Rechenberg: Quo vadis Informatik?, LOG IN Nr. 1 ‘97, p. 25-32
Repräsentation. Auch hier können grafische, tabellarische oder textuelle Darstellungsformen gegenübergestellt werden. Interessant ist es auch, die Beziehungen zu klassifizieren, die zwischen den beschriebenen Dingen vorherrschen können, wie etwa verwandtschaftliche Beziehungen zwischen Personen, oder der Beziehung, dass ein Stempel Teil einer Blüte ist, oder Zug Nachfolger eines anderen, oder gar Umkehrungen solcher Beziehungen gelten können, wie etwa zwischen dem Ganzen und einem Teil. Großeltern und Enkelkindern, Nachfolgern und Vorgängern etc. Zu der Frage, ob solche Be ziehungen etwa reflexiv, symmetrisch, antisymmetrisch oder transitiv sein können ist es dann nur noch ein kleiner Schritt.
Falls der geeignete Leser einwendet, dass sich all diese Fragen ja auch ohne Computer behandeln lassen, so hat er gut beobachtet! Gerade das ist ja, was die Grundkonzepte unabhängig von der kurzfristig vorherrschenden Technologie macht.
Anders ist es mit Fragestellungen, wo große Datenmengen im Vordergrund stehen, wie zum Beispiel Recherchen in Datenbanken oder im Internet. Hier ist die Technik Werkzeug, nicht jedoch Gegenstand unseres Interesses. So sollte die faszinierenden Möglichkeiten der Vermittlung von Informationen dazu genutzt werden, um sich über die Relevanz, die Aussagekraft und vor allem die Plausibilität dieser lnformationsflut Gedanken zu machen. Hier wird auch deutlich, dass unter Umständen der Formulierung der richtigen Fragen mehr Bedeutung zukommen kann, als dem Auffin den einer passenden Antwort. Darüber hinaus lässt sich illustrieren, dass Information nicht immer mit Wissen gleichzusetzen ist (von Weisheit ganz zu schweigen). Es ist bedauerlich, dass sich der Internetzugang mangels Fantasie der vielerorts überforderten Lehrer häufig auf die Kommunikation zwischen einzelnen Schülern beschränkt und damit zu einer elektronischen Variante von Brieffreundschaften degradiert. Auch ein Blick ins Web zeigt, dass bei den mehr als 1000 an das Internet angeschlossenen deutschsprachigen Schulen die Selbstdarstellung des schulischen Alltages Vorrang vor der Beschreibung innovativer Projekte hat5
Für einen Einstieg in die Home-Pages deutschsprachiger Schulen empfiehlt sich http://www.schulweb.de/
